Μια διεθνής διεπιστημονική ομάδα επιστημόνων από τη Γαλλία και την Ιαπωνία ανακοίνωσε μια πρωτοποριακή εξέλιξη στον τομέα της κυβερνοασφάλειας, παρουσιάζοντας μια νέα κρυπτογραφική μέθοδο που αξιοποιεί το DNA ως φορέα για τη δημιουργία και ανταλλαγή κλειδιών. Η καινοτομία αυτή φαίνεται να προσφέρει επίπεδα προστασίας που μέχρι σήμερα θεωρούνταν εφικτά μόνο μέσω περίπλοκων και δαπανηρών συστημάτων κβαντικής κρυπτογραφίας.
Η έρευνα αποτελεί προϊόν συνεργασίας κορυφαίων ιδρυμάτων, συνδυάζοντας τη χημεία πολυμερών με την επιστήμη των υπολογιστών. Οι επιστήμονες επιχείρησαν να αντιμετωπίσουν ένα από τα μεγαλύτερα προβλήματα της σύγχρονης κρυπτογραφίας: την ασφαλή δημιουργία και κυρίως τη διανομή απολύτως τυχαίων κλειδιών.
Σήμερα, η προστασία ευαίσθητων πληροφοριών είτε πρόκειται για διπλωματικά, στρατιωτικά είτε επιστημονικά δεδομένα βασίζεται κυρίως σε «υπό όρους» συστήματα. Η ασφάλειά τους εξαρτάται από την παραδοχή ότι κανείς δεν διαθέτει την απαραίτητη υπολογιστική ισχύ για να τα παραβιάσει εγκαίρως. Ωστόσο, υπάρχει και μια ανώτερη κατηγορία: η «άνευ όρων» κρυπτογραφία.
Κεντρικό παράδειγμα αποτελεί η μέθοδος one-time pad (OTP), η οποία θεωρείται μαθηματικά άθραυστη, αρκεί το κλειδί να είναι πλήρως τυχαίο, να χρησιμοποιείται μόνο μία φορά και να παραμένει απολύτως μυστικό.
Παρά τη θεωρητική της τελειότητα, η OTP δεν έχει ευρεία εφαρμογή λόγω πρακτικών δυσκολιών, κυρίως στη δημιουργία και ασφαλή ανταλλαγή τεράστιων τυχαίων κλειδιών μεταξύ αποστολέα και παραλήπτη, ειδικά όταν βρίσκονται σε μεγάλες αποστάσεις.
Σε αυτό το σημείο εισέρχεται το DNA ως λύση. Κάθε μόριο DNA αποτελείται από αλληλουχίες τεσσάρων βάσεων — αδενίνη, θυμίνη, κυτοσίνη και γουανίνη — οι οποίες μπορούν να συντεθούν τεχνητά σε σχεδόν πλήρως τυχαίες διατάξεις. Οι ερευνητές εκμεταλλεύονται αυτή τη φυσική τυχαιότητα για να δημιουργήσουν κλειδιά που ανταποκρίνονται ιδανικά στις απαιτήσεις της OTP.
Οι αλληλουχίες αυτές μετατρέπονται σε δυαδικά δεδομένα και χρησιμοποιούνται για την κρυπτογράφηση και αποκρυπτογράφηση μηνυμάτων. Το κρίσιμο στοιχείο είναι ότι η ασφάλεια δεν βασίζεται πλέον μόνο σε μαθηματικούς υπολογισμούς, αλλά και στην κατοχή ενός φυσικού αντικειμένου: του ίδιου του δείγματος DNA.
Ένα από τα πιο εντυπωσιακά χαρακτηριστικά της μεθόδου είναι ότι δεν επηρεάζεται από την απόσταση. Τα δύο μέρη μπορούν να βρίσκονται οπουδήποτε, αρκεί να έχουν στην κατοχή τους το ίδιο βιολογικό «κλειδί», το οποίο έχει διανεμηθεί εκ των προτέρων. Αυτό σημαίνει ότι η επικοινωνία μπορεί να παραμείνει ασφαλής είτε πραγματοποιείται σε διαφορετικές ηπείρους είτε ακόμη και σε μελλοντικά σενάρια διαστημικής επικοινωνίας.
Το DNA προσφέρει επίσης τεράστια πλεονεκτήματα ως μέσο αποθήκευσης. Διαθέτει εξαιρετικά υψηλή πυκνότητα πληροφορίας και μακροχρόνια σταθερότητα, με δυνατότητα διατήρησης δεδομένων για χιλιάδες χρόνια. Μάλιστα, ελάχιστες ποσότητες μπορούν να αποθηκεύσουν όγκο πληροφοριών που αντιστοιχεί σε εκατομμύρια συμβατικούς σκληρούς δίσκους.
Στον τομέα της ασφάλειας, οι δοκιμές έδειξαν ότι το σύστημα παραμένει ανθεκτικό ακόμη και σε σενάρια υποκλοπής. Ακόμη κι αν κάποιος αποκτήσει πρόσβαση σε δείγμα DNA, το κλειδί δεν μπορεί να επαναχρησιμοποιηθεί, καθώς κάθε τμήμα χρησιμοποιείται μόνο μία φορά, διατηρώντας την αρχή της OTP.
Σε πιο σύνθετες επιθέσεις, όπου ένας εισβολέας θα επιχειρούσε να αντιγράψει το DNA μέσω μοριακών τεχνικών, η ίδια η διαδικασία αφήνει ανιχνεύσιμα ίχνη. Η αλλοίωση στον αριθμό των αντιγράφων δημιουργεί ανωμαλίες που μπορούν να εντοπιστούν εύκολα, επιτρέποντας στους χρήστες να απορρίψουν το παραβιασμένο κλειδί.
Ο συνδυασμός φυσικής τυχαιότητας, ανεξαρτησίας από την απόσταση, σταθερότητας και δυνατότητας ανίχνευσης παρεμβολών καθιστά τη νέα αυτή προσέγγιση μοναδική. Οι ερευνητές υποστηρίζουν ότι πρόκειται για την πρώτη οικογένεια κρυπτογραφικών μεθόδων που προσφέρει πραγματική άνευ όρων ασφάλεια, ανεξάρτητα από την υπολογιστική ισχύ οποιουδήποτε αντιπάλου.
Μετά από επιτυχημένες δοκιμές σε πραγματικές συνθήκες, η τεχνολογία αυτή θεωρείται ότι ανοίγει τον δρόμο για την προστασία κρίσιμων επικοινωνιών σε τομείς υψηλής σημασίας. Στο μέλλον, οι εφαρμογές της ενδέχεται να επεκταθούν τόσο στην ασφάλεια ψηφιακών υποδομών όσο και σε απαιτητικά περιβάλλοντα, όπως οι διαστημικές αποστολές.
Με πληροφορίες από το CNRS / Hal.science
